生物芯片可以帮助研究活细胞

普渡大学的研究人员已经开发出一种生物芯片测量细胞的电活动,可以获得60倍的数据只有一个阅读比用现有的技术是可能的。

在短期内,科学研究、生物芯片可以速度可以加快药物开发肌肉和神经疾病如癫痫和帮助创造高效的作物品种。

”而不是每天做一次实验中,通常情况下,这种技术是自动化和能够执行数百实验一天,”马歇尔波特菲尔德说,农业和生物工程教授领导的团队开发芯片。

设备的工作原理是测量离子的浓度-微小的带电粒子进出细胞。

芯片可以记录这些浓度高达16活细胞暂时密封内充满液体的毛孔在微芯片。

有四个电极每个细胞,芯片提供了64个并发,连续的数据来源。

这种额外的数据可以了解细胞活性与现有技术相比,衡量一个细胞外只有一个点,不能同时记录,波特菲尔德说。

芯片还直接记录离子浓度在不伤害细胞,而目前的方法不能直接检测特定离子和细胞通常在研究过程中被破坏,他说。

有几个优势保留活细胞,他说,如能进行额外的测试或监控他们成长。

“目前的技术被用于研究实验室是非常缓慢和困难,”波特菲尔德说,他相信这个芯片可以帮助开发药物对人类疾病涉及离子通道故障,如癫痫和慢性疼痛。

大约15%的药物目前在发展影响离子通道的活动,他说,其发展速度是有限的现有技术。

在10毫米芯片-约硬币大小的细胞是16锥体毛孔内密封,然后可以删除完整的分析。

因为技术不杀死细胞,它可以被用来屏幕和识别不同的作物行,波特菲尔德说。

“举个例子,假设你有兴趣开发玉米品种,需要较少的肥料,”他说。

“如果你有一个图书馆与氮肥利用效率高的基因,从而使植物需要更少的氮肥——你可以变换一群玉米细胞与这些基因,然后屏幕上每一个细胞来确定最有效的。”

“然后你可以提高至少需要肥料,而不是把很多不同的基因植入成百上千的工厂,等待他们成长,目前正在做的。”

波特菲尔德说,他最近进行了一项研究在“呕吐彗星”,一个雄心勃勃的研究飞机的昵称NASA用来短暂模拟零重力。

实验分析了重力对植物发展的影响,试图解决的谜题植物如何确定哪些方法是“。”

“我们研究芯片当我们在墨西哥湾的抛物线飞行,从地球的两倍重力为零重力一次又一次,”他说。

“绝对没有这个实验可能是没有这个芯片。”

目前的技术分析细胞的电活动,被称为“夹紧,”使用一根细小的电探针在显微镜下观察。

该技术获得它的发明者在1991年诺贝尔医学和生理学奖。

“它需要大量的技术和手眼协调能力,”波特菲尔德说补丁夹紧。

芯片,另一方面,是自动的,将来可以批量生产。这样一个现成的芯片可以记录比patch-clamping大量更多的数据,他说。

离子通道和泵建立不同电势细胞膜,细胞使用创造能量和传输电子信号。

通过允许离子,有助于细胞的变化,发生在肌肉,神经元和释放胰岛素的胰腺细胞。

目前芯片可以检测个体水平不同的离子。波特菲尔德认为,有一些修改,然而,芯片将能够测量多个离子和执行更高级的功能,比如电刺激细胞与电极与其余三个记录反应时。

因为离子通道是神经系统的一个重要特征和其他地方,他们是一个流行的药物的目标。

例如,利多卡因和奴佛卡因目标钠离子通道。在自然界中,总会有些最有效的毒液和毒素通过阻断这些渠道工作,包括某些蛇和马钱子碱的毒液。

波特菲尔德的芯片技术列为“细胞电生理学芯片实验室”。

设备进一步描述在《华尔街日报》的一篇文章中传感器和致动器,本月在线发表,将出现在11月的印刷版。

波特菲尔德一直致力于生物芯片几乎两年,目前正在扩大其功能。据最新公布的研究由美国国家航空航天局和莉莉的基础。